影响工业生产双相不锈钢性能的因素有合金元素和工艺参数,而合金元素又是通过工艺参数影响双相钢的性能。但工艺参数的制定,应考虑到合金元素的存在和作用。如果双相钢的最终组织相同,那么不同合金元素的双相钢性能亦类似。合金元素的存在为双相钢的工艺实施提供了方便,例如提高钢淬透性的合金元素可以降低热处理双相钢的临界冷却速率,可以提高热轧双相钢的盘卷温度,降低终轧至盘卷的冷却速度,这也有助于双相钢性能的改善和稳定。


1. 合金元素和冷却速度


 实验和理论计算表明:临界区加热后获得双相组织所需的临界冷却速率与钢中锰含量具有一定关系(见图11-6).其他合金元素的影响可以通过相应的锰当量来计算。根据钢中存在的合金元素,就可估算获得双相组织所需要的临界冷却速率,为热处理双相钢生产时,选择适当的冷却方法提供依据。


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 当钢的化学成分一定时,应在保证获得双相组织的前提下,尽可能采用较低的冷却速度,使铁素体中的碳有充分的时间扩散到奥氏体中,从而降低双相钢的屈服强度,提高双相钢的延性。如果钢中合金元素含量较低,临界冷却速度过高,冷却后铁素体中会含有较高的固溶碳,不利于获得优良性能的双相钢,这时应改变钢的化学成分,增加钢中合金元素含量,从而降低临界冷却速度,或者在双相钢的生产工艺中,加入补充回火工序,降低铁素体中固溶碳,改善双相钢的性能。如果钢中含有强的碳化物形成元素,当估算临界冷却速率时,应该考虑到这些元素对临界区加热时所形成的奥氏体淬透性的有利影响,V和Ti的碳化物粒子可以通过相界面的钉扎作用提高奥氏体的淬透性,降低临界冷却速度。


2.  两阶段冷却工艺


当钢中合金元素含量较低时,冷却速度较慢会得到铁素体加珠光体组织;冷却速度较快时,则铁素体中保留的固溶碳较高,不利于降低屈服强度和提高延性。采用两阶段冷却可以改善双相钢的性能,即从临界区加热温度缓冷到某一温度,然后快冷。缓冷可以使铁素体中的碳向未转变的奥氏体富集,而快冷则可避免未转变的奥氏体等温分解,保证获得所需的双相组织和性能。例如0.08%C-1.40%Mn钢,从800℃加热后水冷的力学性能为:00.2=365 MPa,σb=700 MPa,σ0.2/σb=0.52,e.=18%,e1=21%.如采用两阶段冷却工艺,即在800℃加热后,空冷到600℃,然后水冷,其性能为:σ0.2=280 MPa,σь=600 MPa,σ0.2/σb=0.467,e=21%,e,=29%.两阶段冷却使双相钢的屈服强度降低,延性提高。


3. 钢板热轧后盘卷温度的影响


对于一个给定成分的钢,临界区加热时奥氏体的淬透性可以通过钢板热轧后高温盘卷来修正。高温盘卷可使碳、锰等合金元素在第二相(珠光体或贝氏体)中明显富集,有利于提高随后临界区处理时双相钢的综合性能。以0.049%C-1.99% Mn-0.028%Al-0.0019%N钢的试验结果为例,采用两种工艺过程:一种为普通轧制工艺,终轧温度900℃→油冷到600℃盘卷→吹风冷到室温→冷轧70%→连续退火;另一种为高温盘卷工艺,终轧温度900℃→油冷到750℃盘卷→吹风冷到室温→冷轧70%→连续退火。两种盘卷工艺的碳和锰分布的分析结果示于图11-7。由图可见,高温盘卷可使碳和锰在第二相中明显富集,而普通的轧制工艺锰基本无富集趋势。


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将上述两种盘卷温度的板材,冷轧70%后,于770℃加热然后空冷,其拉伸性能对比列于表11-5。


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 用高温盘卷以修正合金含量较低的钢在随后临界区处理时的淬透性,并降低热处理双相钢的屈服强度,提高其延性的技术,已在有关工厂用于热处理双相钢的生产,所得到的热处理双相钢板综合性能良好,板材各部位的性能均匀,纵向、横向性能一致。例如对0.09%C-0.44%Si-1.54%Mn-0.023%A1钢,热轧后740℃盘卷,780℃退火,以12℃/s的冷却速度冷至室温(2.0mmx930mm钢带),重7t的带卷中各部位的力学性能见表11-6。


 高温盘卷与临界区加热后两阶段冷却相结合,可使热处理双相钢的性能进一步得到改善,经过这样处理,钢板不需再经精整轧制。


高温盘卷与快速临界区热处理相结合(即快速加热到临界区温度、短时间保温、快速冷却)可获得良好烘烤硬化性能的热处理双相钢。例如对0.07%C-0.5%Si-1.1%Mn和0.06%C-0.7%Si-1.5%Mn钢板经740℃盘卷,冷轧和快速临界区热处理(以40℃/s加热到775℃保温40s,以200℃/s的冷却速度冷却)后的性能列于表11-7。影响热处理双相钢性能的其他因素(如加热温度、原始组织状态、马氏体的分布和形态、回火等)。


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